基于網(wǎng)上預(yù)訂系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程的配置優(yōu)化

姚 惠，劉祥偉，王麗麗

(安徽理工大學(xué)數(shù)學(xué)與大數(shù)據(jù)學(xué)院，安徽淮南 232001)

基于網(wǎng)上預(yù)訂系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程的配置優(yōu)化

姚 惠，劉祥偉，王麗麗

(安徽理工大學(xué)數(shù)學(xué)與大數(shù)據(jù)學(xué)院，安徽淮南 232001)

業(yè)務(wù)流程優(yōu)化是業(yè)務(wù)流程管理的重要環(huán)節(jié)，對(duì)于包含約束的業(yè)務(wù)流程的優(yōu)化是難以處理的。本文基于Petri網(wǎng)的一致性分析方法對(duì)網(wǎng)上預(yù)訂系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程進(jìn)行優(yōu)化，首先，給出業(yè)務(wù)流程Petri網(wǎng)源模型，然后對(duì)事件序列進(jìn)行配置分析，查詢各活動(dòng)集的弱序關(guān)系，最后，通過添加有關(guān)配置變遷進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)上預(yù)訂系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程的優(yōu)化分析。

業(yè)務(wù)流程；行為一致性；配置優(yōu)化；行為過程；約束

目前，有許多關(guān)于配置優(yōu)化方面的研究。Weidich M[1]提出一個(gè)基于行為輪廓的基本概念，通過提取一個(gè)特定活動(dòng)的流程片段來構(gòu)造一個(gè)可配置的流程片段，使用結(jié)構(gòu)分解技術(shù)有效地判斷是否符合業(yè)務(wù)流程模型。Scott Bourne[2]提出用云服務(wù)傳遞模型，基于云計(jì)算的流程模型，通過可配置流程模型滿足特定業(yè)務(wù)需求，幫助企業(yè)降低過程開發(fā)和維護(hù)的成本。Bpass可配置模型基于本體的高度抽象的配置指導(dǎo)和從現(xiàn)有流程存儲(chǔ)中提取配置指導(dǎo)的一個(gè)自動(dòng)化方法。Assy N[3]依據(jù)流程模型的重復(fù)使用，在語言基礎(chǔ)上說明發(fā)展配置流程模型在滿足新業(yè)務(wù)需求方面的重要性，且提出運(yùn)用一組已提取的流程模式系統(tǒng)，來指導(dǎo)配置流程模型的發(fā)展。用模式系統(tǒng)代替過程活動(dòng)，給出進(jìn)化模式的指導(dǎo)，確保模式可以把所有變化運(yùn)用到流程模型配置中。Yongsiriwit K[4]提出將一組過程變量融合到一個(gè)可配置的流程模型中，合并模型包含了原始模型的行為，確保了模型中每個(gè)變遷可達(dá)，通過配置和個(gè)體化可得到任何輸入模型，適用于整個(gè)流程模型。Sbai H[5]提出了一種基于語義的驗(yàn)證方法，可以驗(yàn)證可配置流程模型。在可配置的業(yè)務(wù)流程模型中，不正確的配置可能會(huì)導(dǎo)致行為異常問題。通過處理數(shù)據(jù)語義驗(yàn)證可配置的業(yè)務(wù)流程模型，簡化難以理解的業(yè)務(wù)流程，通過配置降低業(yè)務(wù)流程的復(fù)雜度。

本文以Petri網(wǎng)行為一致性為基礎(chǔ)，提出基于業(yè)務(wù)流程的配置優(yōu)化分析。配置優(yōu)化時(shí)先依據(jù)業(yè)務(wù)流程行為建立Petri網(wǎng)源模型，在源模型基礎(chǔ)上，通過優(yōu)化利用隱藏的事件序列，根據(jù)用戶的要求，以添加隱藏變遷或者阻塞變遷來實(shí)現(xiàn)配置優(yōu)化，最后得到一個(gè)配置優(yōu)化的Petri網(wǎng)流程優(yōu)化模型。

1 基本概念

定義1[6](Petri網(wǎng)) 一個(gè)Petri網(wǎng)PN=(P,T,F)是一個(gè)四元組，滿足以下條件：(1)P是有限庫所集，T是有限變遷集；(2)P≠?,T≠?且P∩T=?；(3)F=(P×T)∪(T×P)表示PN的流關(guān)系。

在Petri網(wǎng)PN中存在一種弱序關(guān)系，即包含T×T所有的變遷對(duì)(x,y)中存在一個(gè)發(fā)生序列δ=t1t2…tn,當(dāng)i∈{1,2,…,n-1}時(shí)，i

定義2[6](行為輪廓)PN=(P,T,F)是一個(gè)Petri網(wǎng)，對(duì)任意的變遷對(duì)(x,y)∈(T×T)，滿足下列關(guān)系之一：(1)嚴(yán)格序關(guān)系→，當(dāng)且僅當(dāng)x?y,y?x；(2)排他性關(guān)系+，當(dāng)且僅當(dāng)x?y,y?x；(3)交叉序關(guān)系‖，當(dāng)且僅當(dāng)x?y,y?x,則稱BP={→,+,‖}為Petri網(wǎng)的行為輪廓。

業(yè)務(wù)流程Petri網(wǎng)系統(tǒng)從最初運(yùn)行到最終終止，每一個(gè)變遷的發(fā)生都不是任意執(zhí)行的，往往具有一定的隱藏事件序列。這種隱藏序列在不同的Petri網(wǎng)系統(tǒng)并非完全相同，即使是同一個(gè)系統(tǒng)，在系統(tǒng)的各個(gè)部分的序列也可能不同。

2 基于網(wǎng)上預(yù)訂業(yè)務(wù)流程行為的配置優(yōu)化分析

2.1 業(yè)務(wù)流程行為模型

在業(yè)務(wù)流程行為模型中，一個(gè)可配置的流程模型可以被定制成用戶、企業(yè)或者組織所需要的模型。通過挖掘隱藏或者阻塞業(yè)務(wù)流程模型的一部分來實(shí)現(xiàn)配置優(yōu)化，找出行為約束下的事件序列和具有行為關(guān)系的活動(dòng)對(duì)，對(duì)其進(jìn)行配置優(yōu)化。實(shí)際生活中的業(yè)務(wù)流程，往往轉(zhuǎn)化成一個(gè)Petri網(wǎng)。通過找出隱藏或者阻塞的部分變遷，對(duì)其優(yōu)化來滿足各個(gè)行業(yè)和客戶的需求。

用戶登錄網(wǎng)上預(yù)訂系統(tǒng)后，依據(jù)個(gè)人需求選擇航班，然后經(jīng)過身份認(rèn)證，生成訂單，之后付款，支付中心收到付款后發(fā)送短信通知用戶支付成功。圖1是一個(gè)描述網(wǎng)上預(yù)訂機(jī)票的業(yè)務(wù)流程，用Business Process Management(BPM)語言描述的業(yè)務(wù)流程，為了使其簡便、直觀，可將上述預(yù)定業(yè)務(wù)流程用Petri網(wǎng)模型進(jìn)行構(gòu)建、分析。圖2是依據(jù)網(wǎng)上預(yù)訂系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程構(gòu)建的預(yù)訂系統(tǒng)源模型。

圖1 網(wǎng)上預(yù)訂系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程

圖2 網(wǎng)上預(yù)訂系統(tǒng)源模型

2.2 網(wǎng)上預(yù)訂系統(tǒng)優(yōu)化分析

在網(wǎng)上預(yù)訂飛機(jī)票的過程中，用戶通過注冊(cè)，登錄系統(tǒng)開始預(yù)定飛機(jī)票，依據(jù)個(gè)人需求選到匹配的票之后，等待購買。在支付過程中，不同用戶的支付金額不同，這主要是由不同的約束條件引起的。為了滿足不同用戶需求，對(duì)網(wǎng)上預(yù)訂系統(tǒng)源模型添加有關(guān)配置的信息，達(dá)到優(yōu)化源模型的目的。具體算法如下：

算法1 導(dǎo)出優(yōu)化模型

輸入：網(wǎng)上預(yù)訂系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程源模型PM以及約束條件

輸出：網(wǎng)上預(yù)訂系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程優(yōu)化模型PMO

步驟1：將網(wǎng)上預(yù)訂系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程源模型PM轉(zhuǎn)化為Petri網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖；

步驟2：找出滿足約束條件，不執(zhí)行的隱藏變遷t∈T并隱藏此變遷t；

步驟3：找出滿足約束的阻塞變遷t∈T，并阻塞此變遷t；

步驟4：沒有約束的其他部分變遷t∈T不發(fā)生任何變化，仍保留在網(wǎng)上預(yù)訂系統(tǒng)優(yōu)化模型PMO中，輸出優(yōu)化模型PMO；

步驟5：算法結(jié)束。

業(yè)務(wù)流程模型是一個(gè)可配置的業(yè)務(wù)流程模型，可根據(jù)特定的需求配置業(yè)務(wù)流程模型，通過尋找業(yè)務(wù)流程模型中的阻塞變遷，進(jìn)而對(duì)流程模型配置優(yōu)化。圖3描述在支付過程中，積分少的用戶，只能選擇全額支付，不能使用積分進(jìn)行兌換。針對(duì)這樣的情況，可在業(yè)務(wù)流程中通過添加配置信息，實(shí)現(xiàn)其功能。

圖3 普通用戶的支付流程

網(wǎng)上預(yù)訂系統(tǒng)源模型與實(shí)際預(yù)定業(yè)務(wù)流程存在著一定的差異，即約束問題。在網(wǎng)上預(yù)訂系統(tǒng)源模型中，存在著以下問題：(1)在網(wǎng)上預(yù)訂系統(tǒng)中普通客戶必須升級(jí)為會(huì)員客戶，才可進(jìn)行積分兌換支付；(2)若有黑客盜取支付中心的消費(fèi)信息，修改付款金額，而支付中心并未察覺，將會(huì)導(dǎo)致實(shí)際金額過少。

為了解決以上約束問題，可在源模型的基礎(chǔ)上添加配置信息以實(shí)現(xiàn)配置優(yōu)化。下面是模型配置優(yōu)化的具體內(nèi)容。對(duì)于問題(1)，可通過阻塞變遷t來解決，普通用戶由于積分過少，不能使用積分進(jìn)行部分付款，只有會(huì)員可以積分付款，普通用戶升級(jí)為會(huì)員客戶即可解決這一問題；對(duì)于問題(2)，可加強(qiáng)支付中心對(duì)客戶的審核力度，若發(fā)現(xiàn)黑客，可以通過阻塞變遷t來解決問題。

滿足約束條件的配置優(yōu)化模型PMO如圖4所示。

圖4 網(wǎng)上預(yù)訂系統(tǒng)配置優(yōu)化模型

4 結(jié)語

本文以行為一致性為基礎(chǔ)，基于事件業(yè)務(wù)流程，建立業(yè)務(wù)流程中變遷之間的關(guān)系模型圖，對(duì)網(wǎng)上預(yù)訂系統(tǒng)的實(shí)例進(jìn)行配置優(yōu)化分析。由于眾多業(yè)務(wù)流程模型的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)行系統(tǒng)不夠完善，導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)作效率不高，嚴(yán)重影響了企業(yè)或組織的整體運(yùn)營效果。為了消除這些不利因素，配置優(yōu)化顯得至關(guān)重要。而關(guān)于如何去除配置優(yōu)化后的模型出現(xiàn)死鎖或者活鎖,如何配置業(yè)務(wù)流程模型使得系統(tǒng)更加高效地運(yùn)行來滿足消費(fèi)者的需求等問題有待更進(jìn)一步的研究。

[1]Weidich M,Polyvyanyy A,Mending J,et al.Efficient computation of casual behavioural profiles using structural decomposition[C].In Processing of Petri Nets,2010 LNCS.Springer,Heidelberg,2010.

[2]Scott Bourne,Claudia Szabo,Quan Z.Managing configurable business process as a service to satisfy client transaction requiremengts[C].2015 IEEE International Conference on Services Computing,2015.

[3]Assy N,Chan N N,Gaaloul W.An automated approach for assisting the design of configurable process models[J]. IEEE Transactions on Services Computing,2015,8(6):874-888.

[4]Yongsiriwit K,Assy N,Gaaloul W.A semantic framework for configurable business process as a service in the cloud[J].Journal of Network and Computer Applications,2016(59):168-184.

[5]Sbai H,Fredj M,Kjiri L.To trace and guide evolution in configurable process models[C].International Conference on Computer Systems and Applications (AICCSA),2013:1-4.

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[7]V Gruhn,R Laue.Reducing the cognitive complexity of business process models[C].The 8thIEEE International Conference on Cognitive Informatics(ICCI),2009:339-345.

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[9]Derguech W,Bhiri S.Merging business process variants[C].Springer Berlin Heidelberg,Business Information Systems,2011(87):86-97.

The Online Reservation System About Configuration Optimization of Business Processes

YAO Hui,LIU Xiang-wei,WANG Li-li

(School of Mathematics and Big Data Anhui University of Science and Technology,Huainan Anhui 232001,China)

Business processes is an important part of business process management to business process optimization, which are difficult to handle for the optimization of business processes contained constraints.Based on the consistency analysis method, this paper optimizes the online booking system.Firstly, the source model of business processes ofPetrinet is given, and then the sequence of events is analyzed, and the weak order relation of each activity set is queried. Finally, the optimization of the business processes of the online booking system is realized by adding the configuration transition.

business processes;behavioral consistency;configuration optimization;behavioral process; constraint

2017-04-10

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“基于Petri網(wǎng)行為輪廓的業(yè)務(wù)流程交互下變化域傳播機(jī)理及控制方法研究”(61572035)；國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“基于行為Petri網(wǎng)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)變化域分析方法及應(yīng)用研究”(61402011)；安徽省自然科學(xué)基金項(xiàng)目“面向可信管理的業(yè)務(wù)系統(tǒng)變化域分析方法研究”(1508085MF111)；安徽省高校自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“Petri網(wǎng)中同步距離理論研究及其在分布式工作流中的應(yīng)用”(KJ2016A208)。

姚 惠(1993- )，女，碩士研究生，從事Petri網(wǎng)研究。

劉祥偉(1977- )，女，副教授，從事Petri網(wǎng)和可信軟件研究。

TP391.9

A

2095-7602(2017)08-0047-04